机车的两种启动模式

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当汽车(或者摩托车)从静止开始沿水平面启动过程,有两种不同的加速启动模式,分别是以恒定功率加速和以恒定加速度(牵引力)启动。但分析时采用的基本公式都是P=Fv和F-f =ma。

恒定加速度启动并维持最大功率v-t图像

 

(1)恒定加速度启动并维持最大功率v-t图像

恒定功率启动v-t图像

(2)恒定功率启动v-t图像

 

探讨恒定加速度(牵引力)启动模式。

由公式P=Fv和F-f=ma知,由于F恒定,所以a恒定,汽车做匀变速直线运动。为了保持汽车匀变速运动,即随着v的增大,P也将不断增大,直到P达到额定功率Pm,功率不能再增大了(因为已经增大到了最大值)。这时匀加速运动结束,此后汽车要想继续加速就只能做恒定功率的变加速运动了,这种模式和上面讲到的一致。通过分析可见,恒定牵引力的加速时功率一定不恒定。在匀加速过程中,发动机做的功只能用W=Fs计算,不能用W=Pt计算(因为P为变功率)。

汽车以恒定功率启动模式。

由上面讲到的基本公式P=Fv和F-f=ma知,由于P恒定,随着v的增大,F必将减小,a也必将减小。故当汽车刚刚启动时候,由于速度接近于零,所以这个时候汽车的加速度非常大。但是随着速度被加上去,牵引力开始逐渐变小,汽车做加速度不断减小的加速运动,直到F=f,a=0,这时v达到最大值。通过整个过程的分析,我们可以发现恒定功率启动的加速模式必然不是匀加速。这种加速过程发动机做的功只能用W=Pt计算,不能用W=Fs计算(因为F为变力)。

通过对比,我们就会发现,在生活中,往往是采用第1种即恒定加速度模式启动汽车。原因是这样既舒服又省油,舒服的原因是加速度稳定,省油的原因是功率是逐渐增加上去的。对于第2种启动模式,往往是出现在F1方程式赛车场中,因为赛车最需要的是最短时间内把速度提上去。

提醒大家,还要注意两种加速运动过程的最大速度的区别。

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